[发明专利]一种自支撑三氧化钼材料、其制备方法及应用

说明书

本发明属于环境材料制备领域，并公开了一种自支撑三氧化钼材料、其制备方法及应用，其包括以下步骤：(1)将含钼化合物溶解在水中形成含钼元素的水溶液，并加入适量酸性溶液和阳离子表面活性剂，得到反应液；(2)将反应液与基材转移至水热反应釜中，设定工艺参数并开启水热设备进行反应；(3)取出步骤(2)制备的表面生长三氧化钼的基材，利用去离子水和乙醇反复漂洗，经干燥后即得自支撑三氧化钼过滤材料。本发明制备的三氧化钼过滤材料具有良好的自支撑特性及过滤性能，不仅简化了过滤材料使用后的分离和回收工艺，而且对环境无二次污染。且本发明中过滤材料的制备方法简单，可实现规模化生产。

技术领域

本发明属于环境材料制备领域，更具体地，涉及一种自支撑三氧化钼材料、其制备方法及应用。

背景技术

工业革命以来，环境问题譬如水污染、空气污染等严重威胁了社会的可持续发展。目前，处理污水以及粉尘气体方法主要有物理法、化学法、生物法以及此3种方法的组合。过滤法是国内外应用最广泛的方法之一，具有效率高、速度快、适应性强和易操作等优点。对于污水以及大气中的剧毒与难降解的污染物，通过过滤的方法可以有效地去除，且处理后效果稳定，无二次污染，因此，该方法在污水及气体处理中仍发挥着不可取代的作用。

钼属于过渡金属元素，其氧化物被广泛应用于光电器件以及光催化领域，但目前鲜有将其应用于过滤吸附以除去污染物的报道。为了实现钼的更有效的应用，对于三氧化钼过滤材料的研究具有相当重要的科学意义和实用价值。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自支撑三氧化钼材料、其制备方法及应用，其充分结合自支撑过滤材料的特点和需求，针对性地重新设计了一套自支撑三氧化钼过滤材料的制备方法，并对关键制备工艺参数进行选择和优化，相应地获得了一种具有良好的自支撑性能及过滤性能的自支撑三氧化钼材料。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种自支撑三氧化钼材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含钼水溶液、酸性溶液和阳离子表面活性剂混合得到反应液，所述反应液中各组分的重量百分比为：含钼化合物为0.5～20％，阳离子表面活性剂0～10％；

(2)将基材与步骤(1)所述反应液在反应温度100～170℃进行水热反应12～48小时，得到表面生长三氧化钼的基材；

其中所述酸性溶液用于提供酸性环境，确保所述基材表面生长的三氧化钼为纤维状形貌。

优选地，还包括步骤(3)：将步骤(2)所述表面生长氧化钼的基材进行清洗，以除去所述基材表面的反应液，然后干燥，获得自支撑三氧化钼材料。

优选地，所述含钼化合物为钼酸铵、七钼酸铵、钼酸钾或钼酸钠中的一种或多种。

优选地，所述酸性溶液为浓硝酸、浓盐酸或浓硫酸中的一种或多种，所述酸性溶液中氢离子的摩尔量为所述反应液中钼元素摩尔量的30倍及以上。

优选地，所述酸性溶液中氢离子的摩尔量为所述反应液中钼元素摩尔量的50倍及以上。

优选地，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵。

优选地，所述基材为具有耐酸性且耐250℃温度的柔性材料，优选为碳布、碳网或钼网。

优选地，步骤(3)所述清洗采用去离子水和乙醇进行漂洗。

优选地，所述干燥温度为40～80℃，干燥时间为1～48小时。

按照本发明的另一个方面，提供了一种自支撑三氧化钼材料，包括基材和位于基材表面多个由发射状的三氧化钼纤维形成的密集分布的花球状物，所述基材为碳布、碳网或钼网；该材料具有自支撑性能。

优选地，所述三氧化钼纤维的长度为15～80微米。